(57)【要約】  【課題】  高いデザイン自由度と高い光利用効率とを併せ持ちながら所望の光学特性が得られるようにした小型の照明装置を提供する。  【解決手段】照明装置は、光源１と、入射面２ａおよび射出面２ｂを有する光学部材２と、光源からの光束を反射して入射面に導く反射部材３とを有する。該照明装置の照射光軸に直交する第１の方向と該照射光軸および該第１の方向に直交する第２の方向のうち少なくとも一方において、射出面の開口幅を入射面の開口幅よりも小さくする。【選択図】  図３
2007033860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
入射部および射出面を有する光学部材と、
前記光源からの光束を反射して前記入射面に導く反射部材とを有し、
該照明装置の照射光軸に直交する第１の方向と該照射光軸および該第１の方向に直交する第２の方向のうち少なくとも一方において、前記射出面の開口幅が前記入射面の開口幅よりも小さいことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光学部材の射出面は、前記第１の方向と第２の方向とで異なる開口幅を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記射出面における前記第１の方向での開口幅が前記第２の方向での開口幅よりも小さく、
前記第１の方向において、前記射出面の開口幅が前記入射面の開口幅よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の方向と前記第２の方向のうち一方において、前記射出面の開口幅が前記入射面の開口幅よりも小さく、かつ他方において、前記入射面の開口幅が前記射出面の開口幅と略同一又は前記射出面の開口幅よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記反射部材は、前記光源からの光束を前記照射光軸に対して交差する方向に反射することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学部材の射出面は、負の屈折力を有するレンズ面により構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項７】
前記光学部材の射出面は、平面で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項８】
前記光学部材の入射面は、正の屈折力を有するレンズ面により構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項９】
前記反射部材の光源側の端部が、該光源の有効発光部と略同一形状を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記有効発光部は、略円形であり、
前記反射部材の光源側の端部が、該有効発光部の径と略同一の内径を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光学部材の入射面は、前記第１の方向と第２の方向とで異なる開口幅を有し、
前記反射部材の光学部材側の端部が、前記第１および第２の方向での前記入射面の開口幅のうち大きい方の開口幅と略同一の内径を有する回転対称形状を有することを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項１２】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
１．２≦Ａ／Ｌ≦３．０
但し、Ｌは前記光源と前記光学部材の入射面までの距離であり、Ａは前記光学部材の射出面の前記第１および第２の方向での開口幅のうち広い方の開口幅である。
【請求項１３】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
１．０５≦Ａ／Ｂ≦１．８
但し、Ａは前記光学部材の射出面の前記第１および第２の方向での開口幅のうち広い方の開口幅、Ｂは狭い方の開口幅である。
【請求項１４】
前記光源は、発光ダイオード又は有機エレクトロルミネセンスを発光体として有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項１５】
前記光源は、青色系の光を発する発光ダイオードチップと蛍光体を含む樹脂とを有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１つに記載の照明装置と、
被写体像の画像を取得する撮像系とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
請求項２に記載の照明装置と、
被写体像の画像を取得する撮像系とを有し、
前記第１および第２の方向のうち前記光学部材の射出面の前記開口幅が狭い方向が、前記撮像系における画角が広い方向を向くように配置されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード等の発光体を光源とする照明装置およびこれを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の撮像装置に用いられる照明装置として、複数の発光ダイオードを光源とする照明装置が多く提案されている。
【０００３】
このうちの１つとして、各発光ダイオード素子自体に集光機能を持たせたものがある。これは、発光ダイオードチップを反射鏡となる金属カップ内に固定し、その前面をドーム形状の透明樹脂で覆い、該透明樹脂に集光レンズの作用を持たせたものである。このような発光ダイオード素子の透明樹脂部の直径や曲率を適宜選定することにより、集光度合いを異ならせることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、光源である発光ダイオード自体には集光機能を持たせず、光源から射出した光束をその前面に配置した凸レンズによって集光させるように構成した光学系も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２１７０３号公報（段落００１１〜００１３、図１等）
【特許文献２】特開２０００−８９３１８号公報（段落０００５〜０００７、図１〜３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
照明装置やこれを搭載した撮影装置のデザインは年々多様化してきており、発光部の射出面形状についても従来にない形態が要求されている。例えば、従来の白色ＬＥＤを光源とした照明系では、白色ＬＥＤの形状に合わせて発光部を円形の凸レンズとするのが一般的であった。しかし、最近、射出面の面積を必要最小限まで小さくしたり、射出面の外形形状を円形以外の形状としたり、さらには、射出面の表面形状を凸レンズ以外の形状にしたいといった要求がある。こうした場合、射出面形状は従来と異なるものの、光学特性は従来と同様の特性を維持したいという要求が多い。したがって、デザインと性能とを両立させることが照明光学系の設計を困難にしている。
【０００６】
一方、従来この種の白色ＬＥＤを用いた照明光学系としては、素子自体に集光作用を持つドームタイプのＬＥＤを用いたものが多かった。このＬＥＤを利用した場合には、発光ダイオードチップに対して最適な光学配置がなされ、集光性の高い光学系を実現できる。しかし、配光特性はＬＥＤ素子自体の選択の時点で一義的に決まってしまい、光学特性に対する選択の自由度が少ない。しかも、照明光学系の開口部は、白色ＬＥＤの形状に合わせて円形にせざるを得なかった。このため、光学特性的およびデザイン的に自由度の少ない照明光学系にならざるを得なかった。また、上述の白色ＬＥＤを用いて、光学機器に適した光学特性を得るためには、特許文献１に示す構成のように、別の光学部材が必要となる。このため、照明装置が大型化するだけでなく、高価なものになっていた。
【０００７】
また、集光作用を持たない面発光タイプのＬＥＤを使用する場合には、通常は特許文献２に示す構成のように、凸レンズによって集光を行っている。この凸レンズによる集光は、レンズの焦点距離を適宜設定することによって光の照射領域を所望の領域に狭めて照射することができる。しかし、光源であるＬＥＤと凸レンズとの間に隙間が存在し、この隙間の方向に射出された光束を有効に利用することができないため、効率面からは最適な形態ではなかった。また、凸レンズを用いた屈折のみの集光光学系では、照射面の中央領域（照射光軸近傍の領域）は明るく光を照射できるものの、周囲領域では十分な照度が得られず、必要照射領域全体で均一な明るさの照明を行うことはできなかった。さらに、発光部の開口が上下方向と左右方向とで比率が異なるような異形開口の場合には、配光特性にこの形状の影響が出てしまい、均一な配光特性を得られなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、小型であり、かつ高いデザイン自由度と高い光利用効率とを併せ持ちながら所望の光学特性が得られるようにした照明装置およびこれを備えた撮像装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一側面である照明装置は、光源と、入射面および射出面を有する光学部材と、光源からの光束を反射して入射面に導く反射部材とを有し、該照明装置の照射光軸に直交する第１の方向と該照射光軸および該第１の方向に直交する第２の方向のうち少なくとも一方において、射出面の開口幅が入射面の開口幅よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源からの光束のうち反射部材で反射した光束を、光学部材の射出面よりも開口幅の広い入射面から該光学部材に入射させ、開口幅の狭い射出面から射出させる。このため、光の利用効率を高くしながらも外観に現れる射出面の大きさを小さくすることができる。しかも、開口幅が広い方の入射面はその形状自由度が高いため、射出面の形状（例えば、円形以外の異形形状や凹凸形状）をデザイン重視で選択しても、略均一な配光特性等の所望の光学特性を得やすい。
【００１１】
さらに、本発明の照明装置は、特殊な光学部品を用いない最小限の部品で構成できるので、小型化することができる。したがって、該照明装置を用いた撮像装置の小型化およびデザイン自由度の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１から図１２には、本実施例の照明ユニット（照明装置）および該照明ユニットを備えたビデオカメラ（撮像装置）の構成を示している。本実施例の照明ユニットは、以下に説明するように、例えば、ＬＥＤのような微小な面光源から射出される光束を効率良く集光させることができるものである。
【００１４】
図７には、本実施例の照明ユニットを備えたビデオカメラの正面図を、図８には、該ビデオカメラの外観斜視図を示している。
【００１５】
図７および図８において、１１はビデオカメラ本体、１２は撮影レンズを有するレンズ鏡筒、１３は静止画撮影時に被写体に対してフラッシュ光を照射するフラッシュユニットである。１４は白色ＬＥＤを光源とし、動画撮影時に定常光（フラッシュのような瞬間光より長い時間連続発光される光）を被写体に照射する本実施例の照明ユニットである。１５は撮影中であることを示すタリーランプであり、例えば緑色ＬＥＤを光源とする。
【００１６】
本実施例のビデオカメラでは、フラッシュユニット１３、照明ユニット１４およびタリーランプ１５が、レンズ鏡筒部１２の側方において垂直方向に延びる細長い帯状部１６内に上下方向に並ぶように配置されている。また、これらフラッシュユニット１３、照明ユニット１４およびタリーランプ１５は該帯状部１６の水平幅と略同一幅を有する矩形の開口部から発光するようにデザインされている。
【００１７】
なお、ビデオカメラの構成のうち、照明ユニットの構成を除く他の構成は公知の構成であり、ここでの詳しい説明は省略する。また、本発明の撮像装置としてのビデオカメラの構成は、図７および図８に示す構成に限定されるものではない。さらに、本実施例では、ビデオカメラを例として説明するが、本発明は、デジタルスチルカメラ、一眼レフカメラ等、各種撮像装置に用いる照明装置に適用することができる。これらのことは、後述する他の実施例でも同様である。
【００１８】
図１には、本実施例の照明ユニットを、光源である発光ダイオード（以下、ＬＥDという）１の発光面１ａの中心に立てた法線、言い換えれば照明ユニットにおける光束照射光軸ＡＸＬを通る垂直方向（Ｚ方向：第２の方向）の面で切断したときの垂直断面図（ＸＺ断面図）を示す。また、図２には、本実施例の照明ユニットを、光束照射光軸ＡＸＬを通る水平方向（Ｙ方向：第１の方向）の面で切断したときの水平断面図（ＸＹ断面図）を示す。なお、ここにいう水平方向は、ビデオカメラの撮像系の撮像画が広い方向であり、垂直方向とは撮像画角が狭い方向である。
【００１９】
また、図３は、本実施例の照明ユニットの主要光学系を示す外観斜視図、図４は、本実施例の照明ユニット内に配置される光学部材の正面図である。
【００２０】
図１から図３において、１は光源であるＬＥＤ、２はＬＥＤ１から射出した光束を集光させるための光学部材である。３はＬＥＤ１から射出した光束を集光させながら反射して光学部材２に導く反射部材である。４はハード基板であり、ＬＥＤ１と電気的に接続され、かつＬＥＤ１を保持する。５はビデオカメラ本体１１の外装部材である。
【００２１】
ＬＥＤ１は、図３に示すように、その略円形の発光面１ａから略均一な特性を持った光束を、所定の時間の間、定常光として発することができる高輝度の白色ＬＥＤである。ここで、ＬＥＤ１では、その射出面の直前に形成された拡散面によって、ＬＥＤチップから射出した光束を略均一な配光特性を持つ光束に変換する。この結果、発光面１ａを、発光位置に拘わらず均一な配光特性を持った微小光源の集まりとして扱うことができる。
【００２２】
なお、本実施例の発光ダイオードは、青色系の光を発光する発光ダイオードチップと、該青色系の光のうち一部を吸収して長波長光を発生する蛍光体が分散したモールド樹脂性の拡散面とにより構成される。発光ダイオードチップから発せられる青色系の光と蛍光体から発せられる長波長光との混色によって、白色光が発せられる。
【００２３】
ＬＥＤ１は、半田付け等によってハード基板４に電気的および機械的に接続されており、ハード基板４を介して不図示のＣＰＵからの制御信号を受けることにより発光する。ハード基板４は、不図示の固定部材によってビデオカメラ本体１１内において照明光学系として最も効率良く機能する位置に固定されている。
【００２４】
光学部材２は、ＬＥＤ１から射出して直接入射した光束を集光するとともに、反射部材３で反射した後に入射した光束を通過させる。光学部材２は、透明性の高い（減衰率が概ね０である）樹脂材料により形成されている。光学部材２は、凸レンズ面が形成された入射面２ａと、平面で構成された射出面２ｂとを有する。さらに、図１に示すように照射光軸ＡＸＬに略平行な垂直方向の外周面（上下面）２ｃと、図２に示すように照射光軸ＡＸＬに対して傾斜した面で構成された水平方向の外周面（側面）２ｄとを有している。側面２ｄは、照射光軸ＡＸＬに対して、射出面２ｂ側ほど照射光軸ＡＸＬに近づくように傾斜している。また、ここにいう略平行とは、完全に平行である場合と製造誤差の範囲で照射光軸ＡＸＬに対して傾いている場合を含む。このことは、以下の実施例でも同様である。
【００２５】
光学部材２の入射面２ａは、図１〜図３に示すように正の屈折力を持つレンズ面である。ＬＥＤ１から射出し、入射面２ａに入射した光束は、該入射面２ａで屈折することにより集光し、射出面２ｂから射出する。
【００２６】
反射部材３は、少なくとも内側の面が反射率の高い面で構成された部材であり、素材自体に高反射率の材料を用いたり、ベース部材を成形した後、反射が必要な内側の面に高反射率の金属蒸着を施したりして作られる。
【００２７】
また、この反射部材３は、ＬＥＤ１からの射出光束のうち射出光軸（照射光軸ＡＸＬ）に対して比較的大きな角度を持った成分を反射して光学部材２の入射面２ａに導く。反射部材３の形状（反射面の形状）は、光源側から被写体側である照射方向（以下、前方という場合もある）に向かうにつれて、開口が徐々に広がる回転対称形状である。
【００２８】
また、反射部材３は、図１および図２に示すように、垂直および水平方向の断面形状が照射光軸ＡＸＬに向かって凹面となる曲面で構成されている。この形状により、反射後の光束は照射光軸に向かい、これと交差するように進む。
【００２９】
一方、反射部材３のうち最もＬＥＤ１に近い入射開口端３ａは、図３に示すように、照射光軸方向（例えば、ＬＥＤ側）から見たときの内外形が略円形である。また、該入射開口端３ａによって囲まれる面は、照射光軸ＡＸＬに対して略直交する。ここにいう略直交するとは、完全に直交する場合と製造上又はメカ的な保持上の誤差の分だけ照射光軸ＡＸＬに直交する面に対して傾いている場合を含む。また、略円形とは、完全に円形であるか又は製造誤差の範囲で円形から外れている場合を含む。このことは、以下の実施例でも同様である。
【００３０】
入射開口端３ａの大きさ、ここでは入射開口端３ａの内径は、ＬＥＤ１の発光面１ａの外径と略同じである。ここにいう略同一とは完全に同一である場合と製造誤差の範囲でずれている場合を含む。このことは、以下の実施例でも同様である。
【００３１】
そして、反射部材３の入射開口端３ａによって囲まれる面（以下、入射開口面という）は、ＬＥＤ１の発光面１ａの直前であって、照射光軸ＡＸＬ上で発光面１ａと向かい合うように配置されている。ここで、入射開口面、つまりは入射開口端３ａの大きさが発光面１ａの大きさよりも小さい場合には、発光面１ａから射出された光束のすべての光束を入射開口面に入射させることができなくなる。また、入射開口端３ａの大きさが、発光面１ａの大きさよりも大きすぎる場合には、反射部材３が大型化してしまう。しかも、入射開口面のうち周辺部に到達する光束が減少して、該入射開口面での光量分布が不均一となり、結果的に配光むらを生じてしまう。そこで、本実施例のように、入射開口端３ａ（入射開口面）の大きさと発光面１ａの大きさとを略等しくするのが好ましい。これについては後で補足説明する。
【００３２】
また、ＬＥＤ１の発光面１ａと反射部材３は回転対称形状を有し、この結果、この両者で構成される照明光学系では、垂直方向と水平方向とで配光特性に差（異方性）はなく、全ての方向に対して略均一な配光特性が得られる。
【００３３】
次に、本実施例の光学部材２の形状をさらに詳しく説明する。光学部材２の射出面２ｂ側の形状は、図３および図４に示すように水平方向よりも垂直方向に長い（縦長の）矩形であり、射出面２ｂは平面で構成されている。これは、図７および図８に示すように、デザイン的な要件によるものであり、細長い帯状部１６に射出面２ｂを露出させるのに都合の良い形状である。
【００３４】
このような縦長の光学部材２を用いた場合でも、照明ユニットとしての光学特性が所定の配光特性、すなわち被写体側の必要照射範囲に対して略均一な配光特性を満たすようにすることが望ましい。ここにいう略均一とは、完全な均一な場合と被写体照明光として実際上均一とみなせる範囲で不均一性を有する場合を含む意味である。また、均一とは、照射光軸ＡＸＬを含む中心部とその周辺部とで光量が同等であることをいう。これらのことは以下の実施例でも同様である。
【００３５】
そこで、本実施例では、以下のようにして光学部材２の形状を規定し、配光特性の不均一化を防いでいる。
【００３６】
まず、前述したように、光学部材２の入射面２ａは凸レンズ面で構成されている。ここで、垂直方向と水平方向とで配光特性に大きな変化が生じないようにするため、レンズ面はトーリック面ではなく、通常の回転対称の凸レンズとしている。そして、これを照射光軸ＡＸＬ方向から見て矩形となるように、必要な大きさにカットした形状としている。
【００３７】
垂直方向に対応する光学部材２の長辺側の長さは、図１に示すように、反射部材３の光学部材側の開口端部（以下、射出開口端という）３ｂの内径とほぼ同じに設定されている。一方、水平方向に対応する光学部材２の短辺側の長さは、反射部材２が回転対称形状であるため、図２に示すように、反射部材３の射出開口端３ｂの内径よりも短い長さに設定されている。
【００３８】
このため、光学部材２の側面２ｄを射出面２ｂの側縁を基準として照射光軸ＡＸＬと略平行な面で構成した場合には、反射部材３の射出開口端３ｂと光学部材２との間に生じた隙間Ｓから光束が漏れ、該隙間を覆う外装部材５によって遮られてしまう。特に、周辺部に向かう光束が多く遮られることになり、水平方向の光束の射出角度が狭くなってしまう。
【００３９】
そこで、本実施例においては、この側面２ｄの形状を、入射面２ａ側が広く、射出面２ｂに向かうほど照射光軸ＡＸＬに近づくテーパ形状としている。そしてこれにより、水平方向において、入射面２ａの開口幅が射出面２ｂの開口幅に比べて大きくなるように形状を設定している。これにより、入射面２ａにより多くの光束が入射するようにすることができ、外装部材５によるけられ光を減少させることができる。
【００４０】
つまり、ＬＥＤ発光面１ａと反射部材３を回転対称形状とする一方、光学部材２を円形ではない異形とした光学系であって、光の利用効率が高く、かつ全ての方向で略均一な配光特性を持った照明光学系を実現している。
【００４１】
次に、本実施例の照明ユニットの配光特性について、図５、図６および図９を用いて説明する。まず、図５および図６はそれぞれ、本実施例の照明ユニットの配光特性を説明するための垂直断面図および水平断面図であり、ＬＥＤ１から射出した光束の光線トレース図を示している。
【００４２】
図５（Ａ）〜（Ｈ）および図６（Ａ）〜（Ｈ）は、光学部材２からの射出光束の照射光軸ＡＸＬに対する角度を、０°から３５°の範囲内で５°ずつ変化させたときの光線トレース図を示している。
【００４３】
ここで、図５および図６では、本実施例の照明ユニットの配光特性を評価するに当たって、光源であるＬＥＤ１が発光面１ａの全領域において均一輝度の光を照射する完全拡散光源であると仮定した。このようなＬＥＤ１の場合、光照射側（照明ユニットの前方）の特定の位置からＬＥＤ１側への平行光線の逆トレースを行い、ＬＥＤ１に到達した光線の本数をカウントすることで、比較的容易に配光特性を判断することができる。これを２次元的に示したものが、図５および図６である。以下の説明においては、この逆トレースの順序に従って光線の軌跡の説明を行う。なお、図５（Ａ）〜（Ｈ）および図６（Ａ）〜（Ｈ）には、逆トレースによってＬＥＤ１の発光面１ａに到達した光線のみを示している。
【００４４】
図５（Ａ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が０°の場合には、多くの光線が光学部材２の射出面２ｂの概ね全面を通り、該入射面２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。図５（Ａ）に示す状態を光照射領域側（図５（Ａ）の右側）から観察すると、光学部材２がレンズ口径全体（射出面２ｂ全体）で光っていることが観察できる。ここで、図５（Ａ）では、照射光軸ＡＸＬを含む中心部では、光学部材２の屈折作用のみで光線がＬＥＤ１に導かれ、周辺部は光学部材２の屈折作用と反射部材３の反射作用で光線がＬＥＤ１に導かれている。
【００４５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、光照射側において照射光軸ＡＸＬに対して５°傾いた光線は、射出面２ｂの概ね全面を通り、入射面２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。すなわち、図５（Ａ）に示す光束に対してほとんど変化がない。この場合も、光学部材２を光照射側から見たときに、射出面２ｂの全体が光っているように観察できる。一方、図５（Ｂ）において、図５（Ａ）と異なる点は、反射部材３の上側の部分で反射する光線が減少し、逆に反射部材３の下側の部分で反射する光線が増加している点である。
【００４６】
図５（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、射出面２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度を１０°，１５°，２０°，２５°とした場合でも、図５（Ｂ）に示す光線とほぼ同様の状態となる。すなわち、光照射側からの光線は射出面２ｂの概ね全面に入射し、射出面２ｂが全面で光っている状態が観察できる。また、射出面２ｂからの光束のうち一部の光束は、反射部材３の下側の部分で反射してＬＥＤ発光面１ａに到達する。
【００４７】
ただし、図５（Ａ）の状態から図５（Ｆ）の状態になるにつれて、射出面２ｂから発光面１ａに直接到達する光線が徐々に減少し、反射部材３を介して発光面１ａに到達する光線が徐々に増加する。
【００４８】
そして、射出面２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度が３０°以上となる場合には、図５（Ｇ），（Ｈ）に示すように、射出面２ｂから発光面１ａに到達する光線は全くなくなる。
【００４９】
このように、本実施例の照明ユニットの垂直断面においては、図５（Ｆ）に示す光線の傾きが２５°の状態までは、射出面２ｂが全面で光っている状態が観察できるのに対し、図５（Ｇ），（Ｈ）に示す光線の傾きが３０°以上の状態では、射出面２ｂが全く光らない。つまり、光線の傾きが２５°から３０°の間で急激に照明状態が変化する。これは、言い換えれば、ＬＥＤ１からの光束のうち光照射側において照射光軸ＡＸＬに対する傾きが２５°となる光線までは略均一な照明に寄与し、これよりも傾きが大きくなる範囲には光線が照射されないことを意味する。したがって、垂直方向に関して極めて効率の良い照明光学系が構成されていると言える。
【００５０】
このように、本実施例の照明ユニットは、ＬＥＤ１からの射出光束の中で、正の屈折力を有する入射面２ａに直接入射して射出される屈折光と、反射部材３での反射を介して射出される反射光との割合を垂直方向で連続的に変化させながら、従来よりも広い角度範囲に対して略均一な照明が行える構成になっている。
【００５１】
次に、水平方向に関して説明する。前述したように、この断面では、光学部材２の側面２ｄは、ＬＥＤ側の開口が広く、射出面側に向かうにつれて開口が狭くなるテーパ形状で構成されている。まず図６（Ａ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が０°の場合には、多くの光線が射出面２ｂの概ね全面を通り、入射面２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。図６（Ａ）に示す状態を光照射側（図６（Ａ）の右側）から観察すると、光学部材２がレンズ口径全体（射出面２ｂ全体）で光っていることが観察できる。ここで、図６（Ａ）では、光学部材２の屈折作用のみで光線がＬＥＤ１に導かれている。
【００５２】
次に、図６（Ｂ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が５°の場合には、射出面２ｂの概ね全面を光線が通り、入射面２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。すなわち、図６（Ａ）に示す光束に対してほとんど変化がない。この場合も、光学部材２を光照射側から見たときに、射出面２ｂの全体が光っているように観察できる。
【００５３】
一方、図６（Ｂ）において、図６（Ａ）と異なる点は、反射部材３を介さずに光学部材２から直接ＬＥＤ１に到達する光線が減少し、反射部材３で反射する光線が現れている点である。
【００５４】
図６（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、射出面２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度を１０°，１５°，２０°，２５°とした場合でも、図６（Ｂ）に示す光線とほぼ同様の状態となる。すなわち、光照射側からの光線は射出面２ｂの概ね全面に入射し、射出面２ｂが全面で光っている状態が観察できる。また、射出面２ｂからの光束のうち一部の光束は、反射部材３の下側の部分で反射してＬＥＤ発光面１ａに到達する。
【００５５】
ただし、図６（Ａ）の状態から図６（Ｆ）の状態になるにつれて、射出面２ｂから発光面１ａに直接到達する光線が徐々に減少し、反射部材３を介して発光面１ａに到達する光線が徐々に増加する。
【００５６】
そして、射出面２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度が３０°以上となる場合には、図６（Ｇ），（Ｈ）に示すように、射出面２ｂから発光面１ａに到達する光線は全くなくなる。
【００５７】
このように、本実施例の照明ユニットの水平断面においても、図６（Ｆ）に示す光線の傾きが２５°の状態までは、射出面２ｂが全面で光っている状態が観察できるのに対し、図６（Ｇ），（Ｈ）に示す光線の傾きが３０°以上の状態では、射出面２ｂが全く光らない。つまり、光線の傾きが２５°から３０°の間で急激に照明状態が変化する。これは、言い換えれば、ＬＥＤ１からの光束のうち光照射側において照射光軸ＡＸＬに対する傾きが２５°となる光線までは略均一な照明に寄与し、これよりも傾きが大きくなる範囲には光線が照射されないことを意味する。したがって、水平方向に関しても極めて効率の良い照明光学系が構成されていると言える。
【００５８】
ここで、この水平断面では、入射面２ａおよび射出面２ｂの開口幅は図５に示す垂直断面に比べて狭いものの、光束の照射角度範囲は図５に示す垂直断面と同等の照射光軸ＡＸＬに対して少なくとも２５°まで確保されている。つまり、本実施例の照明光学系は、開口は円形ではない異形（矩形）であるが、配光特性に関しては、開口が円形である場合と同じように、垂直断面と水平断面とでほぼ等価な特性が得られる。
【００５９】
特に、本実施例の照明ユニットは、光学部材２の水平方向の断面に現れる側面２ｄを傾斜面とし、水平方向における入射面２ａの開口幅を射出面２ｂの開口幅より大きくすることによって、反射部材３からの射出光束がけられるのを防止している。これにより、周辺部でも暗くなりにくい照明光学系を実現している。これは、水平断面に関して、側面を傾斜面としない比較例（図１１）からも明らかである。
【００６０】
図１１では、光学部材３２の側面を照射光軸ＡＸＬと平行な面で構成した光学系を示している。３２ａは光学部材３２の入射面、３２ｂは射出面である。この場合、照射光軸ＡＸＬに対して０°から１０°程度の小さい角度で射出される光束（図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ））に関しては、光学部材３２の側面によるけられはほとんどない。しかし、照射光軸ＡＸＬに対して１５°以上の大きい角度で射出される光束（図１１（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ））は、図６と比較すると明らかにその量が減少している。そして、光照射側から見た場合、射出面３２ｂの下側の一部が暗く翳って見えることになる。
【００６１】
このように、本実施例の照明ユニットは、光学部材２の側面２ｄを傾斜面とし、水平方向での入射面２ａの開口幅を射出面２ｂの開口幅より大きくしている。そして、このことにより、垂直方向に比べて開口幅が狭い水平方向においても、垂直方向と同様に、従来より広い角度範囲に対する略均一な配光特性を確保している（光照射側からは全面が光って見える）。
【００６２】
次に、本実施例の構成とほぼ同一の条件において従来の照明ユニットを用いた場合の配光特性について図１０を用いて説明し、これとの比較により本実施例の照明ユニットの優位さを説明する。
【００６３】
図１０において、２１はＬＥＤ、２１ａはその発光面、２２は光学部材、２２ａはその射出面を示す。図１０の照明ユニットでは、光学部材２２として、通常の円形両凸の集光レンズを用いている。光学部材の垂直および水平断面は同一形状である。図１０（Ａ）〜（Ｈ）は、光学部材２１からの射出光束の照射光軸ＡＸＬに対する角度を、０°から３５°の範囲内で５°ずつ変化させたときの光線トレース図を示している。但し、図１０においても、光照射側から光源側に逆トレースした光線の軌跡を示している。また、図１０には、逆トレースによってＬＥＤ２１の発光面２１ａに到達した光線のみを示している。
【００６４】
図１０では、ＬＥＤ２１を集光レンズ２２の焦点距離よりも集光レンズ２２側に近づけたデフォーカス状態を示している。
【００６５】
図１０（Ａ）に示す照射光軸ＡＸＬに平行な光束（傾き０°）が光学部材２２を通る状態から、図１０（Ｂ）に示す照射光軸ＡＸＬに対して５°傾いた光束が光学部材２２を通る状態までは、集光レンズ２２の射出面２２ａの概ね全体を光らせることができる。しかし、図１０（Ｃ）〜１０（Ｆ）に示すように、照射光軸Ｌに対する角度が５°よりも大きい光束が光学部材２２を通る場合には、集光レンズ２２の射出面２２ａのうち該光束が通る領域が徐々に減少する（翳って見える領域が増加する）。
【００６６】
そして、図１０（Ｇ）に示すように、照射光軸ＡＸＬに対する角度が３０°の光束が光学部材２２を通る場合には、集光レンズ２２を通って発光面２１ａに到達する光線が無くなってしまう。
【００６７】
このように、通常の集光レンズ２２を用いた従来の照明ユニットでは、本実施例の照明ユニットとほぼ同等な角度範囲に照明を行えるものの、以下の相違がある。すなわち、集光レンズ２２を用いた従来の光学系では、照射光軸ＡＸＬに対して０°〜５°の小さい特定角度範囲では明るく均一な照明を行うことができるものの、該特定角度範囲よりも広い角度範囲では極端に暗い照明しかできなくなり、実質的な照射可能範囲が本実施例と比べてかなり狭い。
【００６８】
また、図１０に示す照明ユニットでは、集光レンズ２２の屈折力を弱めに設定したデフォーカス状態で利用する場合を示した。これに対し、図１０に示した集光レンズ２２よりもさらに屈折力を強めた集光レンズを用いれば、より多くの光束を必要照射範囲に照射することができるとも考えられる。しかし、必ずしもレンズの屈折力を強めた方が集光性の高い光学系になるとは限らない。
【００６９】
すなわち、集光レンズの屈折力を強めると、照射光軸ＡＸＬに近い角度成分の光束をある程度集光させることはできる。しかし、照射光軸に対して大きな角度成分の光束に関しては、レンズの内部で不要な全反射光束が増えるために、必ずしも効率の良い集光光学系とはならない。
【００７０】
これに対し、本実施例の照明光学系は、従来よりも広い角度範囲に対して明るく、かつ略均一な照明を行うことができるという、従来の照明光学系に比べてきわめて高い優位性を持つものである。
【００７１】
次に、ＬＥＤの発光面（有効発光部）の大きさと反射部材の入射開口部の大きさとの関係について補足説明をする。
【００７２】
前述した理由により、反射部材の入射開口端の大きさは、ＬＥＤの発光面の大きさと略同じとすることが望ましい。図１２には、本実施例の照明ユニットと同様の構成を有するが、光源（ＬＥＤ）の大きさを本実施例に比べて小さくした、比較例としての照明ユニットの垂直断面を示す。この構成では、反射部材３の入射開口部３ａとＬＥＤ３１ａとの間に大きな隙間が生じている。なお、図１２（Ａ）〜（Ｈ）は、本実施例と同じ光学部材２ａからの射出光束の照射光軸ＡＸＬに対する角度を、０°から３５°の範囲内で５°ずつ変化させたときの光線トレース図を示している。
【００７３】
但し、図１２においても、光照射側から光源側に逆トレースした光線の軌跡を示している。また、図１２には、逆トレースによってＬＥＤ３１の発光面３１ａに到達した光線のみを示している。また、図１２では、ＬＥＤ３１を光学部材２の入射面２ａの焦点距離より光学部材２に近づけたデフォーカス状態を示している。
【００７４】
図１２（Ａ）に示すように照射光軸ＡＸＬに平行な（傾きが０°の）光線が光学部材２を通る場合、反射部材３を介さずにＬＥＤ３１に到達する直接光しか存在しない。この場合、本実施例に比べて、光線の本数が少なく、中心部が暗い配光分布になることが予想される。また、図１２（Ｂ）〜図１２（Ｆ）に示すように、光学部材２を通る光線の角度を０°から５°ずつ増加させることによって、反射部材３による反射を介してＬＥＤ３１に到達する光束が増加する。しかしこの増加は、ＬＥＤ３１の発光面３１ａと反射部材３の入射開口端３ａとの間に隙間があるため、連続的な変化にはならず、光線の角度に応じて急激に変化する。このことは、照射範囲では配光むらとなって現れ、中心部が暗く、その回りにドーナツ状に明るい部分が形成されるような配光分布となる。したがって、撮影用の照明としては適切ではない。
【００７５】
このようなことから、本実施例のように、反射部材の入射開口端の大きさを、光源の有効発光部の大きさと略一致させることが望ましい。
【００７６】
図９には、本実施例の照明ユニットの配光特性をグラフ化して示している。図９において、グラフの緯線は、照射光軸上での光量を１００％（１．０）としたときの光量の比を示しており、経線は照射光軸に対する角度を示している。また、図９においては、実線が本実施例の照明ユニットの垂直方向（図５）の配光特性を示し、破線が水平方向（図６）の配光特性を示す。
【００７７】
図９から明らかなように、本実施例の照明ユニットでは、照射方向にかかわらず広い角度範囲で略均一な照明を行うことができる。すなわち、照射光軸に対する角度が概ね２５°までの広い範囲内での光束の光量を、照射光軸上での光量とほぼ等しくすることができる。そして、照射光軸に対する角度が３０°以上となる領域では光量がほとんどなく、本実施例の照明ユニットが光の利用効率がきわめて高いものであることが分かる。
【００７８】
次に、本実施例における望ましい各部材の位置関係、および光学部材の射出面の垂直方向と水平方向のサイズの関係について説明する。
【００７９】
本実施例の照明光学系を有効に機能させるためには、光源（ＬＥＤ１）と光学部材２との距離、および光学部材２として必要とされる開口の大きさにそれぞれ最適な関係が存在する。
【００８０】
図１に示すように、ＬＥＤ１の発光面１ａ（拡散面）から光学部材２の入射面２ａまでの距離をＬとし、光学部材２の射出面２ｂにおける長辺の長さをＡとした場合、以下の関係を満たすことが望ましい。
【００８１】
１．２≦Ａ／Ｌ≦３．０        ・・・・（１）。
【００８２】
ここで、本来的には、射出面２ｂの長辺の長さが距離Ｌのほぼ倍となる関係であること（Ａ／Ｌ≒２）が望ましい。この場合、光学系の全体形状のバランスが良く、光学特性も最も良い。しかし、この関係以外でも、（１）式を満たせば、従来の照明光学系に比べて良好な効果が得られる。
【００８３】
Ａ／Ｌが（１）式の下限値である１．２より小さくなると、相対的に光源に対して光学部材の開口が狭過ぎることになり、光学系全体が照射光軸方向に長くなって大型化してしまう。つまり、ビデオカメラ等、小型化が求められる撮像装置の照明ユニットには適さなくなる。また、（１）式の上限値である３．０を超えると、広い角度範囲で略均一な配光特性を得ることが難しくなる。
【００８４】
本実施例では、Ａ／Ｌ≒１．７の場合の構成を示している。
【００８５】
また、光学部材２の射出面２ｂにおける垂直方向と水平方向の開口幅の比は、図１および図２に示すように、光学部材２の射出面２ｂの長辺の長さ（開口幅）をＡ、短辺の長さ（開口幅）をＢとした場合、以下のような範囲にあることが望ましい。
【００８６】
１．０５≦Ａ／Ｂ≦１．８            ・・・・（２）。
【００８７】
ここで、光学部材２の最大幅（長辺の長さ）Ａは、反射部材３の開口形状と密接な関係があり、本実施例でも、長辺の長さＡと反射部材３の射出開口端３ｂの内径とをほぼ一致させている。
【００８８】
一方、短辺側の開口幅は、これを狭めるほど照明光学系としての光学特性において不利なものとなる。このため、照明光学系として悪影響を与えない範囲で、水平方向の開口幅を垂直方向の開口幅より小さく設定できる値に限定される。
【００８９】
Ａ／Ｂが（２）式の下限値および上限値を超えると、水平方向の開口幅を垂直方向の開口幅より小さいという前提が崩れたり、水平方向の開口幅が狭すぎて照明光学系として悪影響が生じたりして、好ましくない。
【００９０】
本実施例では、Ａ／Ｂ≒１．５の場合の構成を示している。
【実施例２】
【００９１】
図１３から図１８には、本発明の実施例２である照明ユニット（照明装置）の構成を示している。本実施例の照明ユニットは、以下に説明するように、例えば、ＬＥＤのような微小な面光源から射出される光束を効率良く集光させることができるものである。
【００９２】
図１５には、本実施例の照明ユニットを分解して示している。図１５において、５５はビデオカメラ本体の外装部材である。本実施例のビデオカメラでは、実施例１にて図７および図８に示したビデオカメラと同様に、フラッシュユニット、照明ユニットおよびタリーランプが、レンズ鏡筒部の側方において垂直方向に延びる細長い凹溝状部内に上下方向に並ぶように配置されている。これ以外のビデオカメラの構成は、実施例１にて説明したビデオカメラの構成と同様である。
【００９３】
図１３には、本実施例の照明ユニットを、光源であるＬＥＤ５１の発光面５１ａの中心に立てた法線、言い換えれば照明ユニットにおける光束照射光軸ＡＸＬを通る垂直方向（Ｚ方向：第２の方向）の面で切断したときの垂直断面図（ＸＺ断面図）を示す。また、図１４には、本実施例の照明ユニットを、光束照射光軸ＡＸＬを通る水平方向（Ｙ方向：第１の方向）の面で切断したときの水平断面図（ＸＹ断面図）を示す。さらに図１６は、本実施例の照明ユニット内に配置される光学部材の正面図である。
【００９４】
図１３から図１５において、５１は光源であるＬＥＤ、５２はＬＥＤ５１から射出した光束を集光させるための光学部材である。５３はＬＥＤ５１から射出した光束を集光させながら反射して光学部材５２に導く反射部材である。５４はハード基板であり、ＬＥＤ５１と電気的に接続され、かつＬＥＤ５１を保持する。
【００９５】
ＬＥＤ５１は、その略円形の発光面５１ａから略均一な特性を持った光束を、所定の時間の間、定常光として発することができる高輝度の白色ＬＥＤである。ここで、ＬＥＤ５１では、その射出面の直前に形成された拡散面によって、ＬＥＤチップから射出した光束を略均一な配光特性を持つ光束に変換する。この結果、発光面５１ａを、発光位置に拘わらず均一な配光特性を持った微小光源の集まりとして扱うことができる。
【００９６】
ＬＥＤ５１は、半田付け等によってハード基板５４に電気的および機械的に接続されており、ハード基板５４を介して不図示のＣＰＵからの制御信号を受けることにより発光する。ハード基板５４は、不図示の固定部材によってビデオカメラ本体内において照明光学系として最も効率良く機能する位置に固定されている。
【００９７】
光学部材５２は、ＬＥＤ５１から発せられた光束のうち入射面５２ａに直接入射した光束を屈折作用によって集光するとともに、それ以外の反射部材５３で反射した光束を通過させるための光学部材である。該光学部材５２は、透明性の高い（減衰率が概ね０である）樹脂材料で形成されている。
【００９８】
光学部材５２は、入射面５２ａ、射出面５２ｂ、上下面５２ｃおよび側面５２ｄを有する。入射面５２ａは、垂直方向と水平方向とで屈折力が異なり、強い正の屈折力を持つトーリックレンズ面である。また、射出面５２ｂは、ビデオカメラの外観に露出する面であって、負の屈折力を持ち、垂直方向に母線が延びるシリンドリカルレンズ面である。
【００９９】
本実施例では、ビデオカメラの外観に露出する光学部材５２の射出面５２ｂの形状を実施例１よりもさらにユーザーに意識させないよう、よりデザインを優先して形状を決定した場合について説明する。具体的には、射出面５２ｂの形状を、正面（光照射側）から見て垂直方向を長軸方向とする略楕円形状とし、さらに水平断面において光照射側に向かって凹面のシリンドリカルレンズ形状としている。
【０１００】
上下面５２ｃは、照射光軸ＡＸＬに対して、ＬＥＤ５１側ほど照射光軸ＡＸＬに近づくように傾斜した傾斜面である。さらに、側面５２ｄは、照射光軸ＡＸＬに対して、射出面５２ｂ側ほど照射光軸ＡＸＬに近づくように傾斜した傾斜面である。
【０１０１】
ＬＥＤ５１から射出し、入射面５２ａに入射した光束は、該入射面５２ａで屈折することにより集光し、射出面５２ｂから射出する。
【０１０２】
反射部材５３は、少なくとも内側の面が反射率の高い面で構成された部材であり、素材自体に高反射率の材料を用いたり、ベース部材を成形した後、反射が必要な内側の面に高反射率の金属蒸着を施したりして作られる。
【０１０３】
また、この反射部材５３は、ＬＥＤ５１からの射出光束のうち射出光軸（照射光軸ＡＸＬ）に対して比較的大きな角度を持った成分を反射して光学部材５２の入射面５２ａに導く。反射部材５３の形状（反射面の形状）は、光源側から被写体側である照射方向（以下、前方という場合もある）に向かうにつれて、開口が徐々に広がる回転対称形状である。
【０１０４】
また、反射部材５３は、図１３および図１４に示すように、垂直および水平方向の断面形状が照射光軸ＡＸＬに向かって凹面となる曲面で構成されている。この形状により、反射後の光束は照射光軸に向かい、これと交差するように進む。
【０１０５】
一方、反射部材５３のうち最もＬＥＤ５１に近い入射開口端５３ａは、図１５に示すように、照射光軸方向（例えば、ＬＥＤ側）から見たときの内外形が略円形である。また、該入射開口端５３ａによって囲まれる面は、照射光軸ＡＸＬに対して略直交する。
【０１０６】
入射開口端５３ａの大きさ、ここでは入射開口端５３ａの内径は、ＬＥＤ５１の発光面５１ａの外径と略同じである。その理由は、実施例１と同様である。
【０１０７】
そして、反射部材５３の入射開口端５３ａによって囲まれる面（入射開口面）は、ＬＥＤ５１の発光面５１ａの直前であって、照射光軸ＡＸＬ上で発光面５１ａと向かい合うように配置されている。
【０１０８】
また、ＬＥＤ５１の発光面５１ａと反射部材５３は回転対称形状を有し、この結果、この両者で構成される照明光学系では、垂直方向と水平方向とで配光特性に差（異方性）はなく、全ての方向に対して略均一な配光特性が得られる。
【０１０９】
削除光学部材５２の射出面５２ｂは、正面視において図１６に示すように、縦長の楕円形状である。但し、射出面５２ｂには、前述したように垂直方向を母線方向とする凹シリンドリカルレンズ面が形成されている。これは、前述したようにデザイン的な要件によるもので、ビデオカメラにおける細長い溝状の部分に照明ユニットを配置するのに都合の良い形状である。このような縦長の射出面５２ｂを採用しても、所望の光学特性（配光特性）が得られるのが望ましい。
【０１１０】
そこで、本実施例では、以下のようにこの光学部材５２の形状を規定し、配光特性の不均一化を防いでいる。
【０１１１】
入射面５２ａは、図１３および図１４に示すように、水平方向の正の屈折力が垂直方向の正の屈折力よりも強いトーリックレンズ面である。本実施例では、光学部材５２の射出面５２ｂをデザイン上、水平断面において凹面形状を有するシリンドリカルレンズとしており、水平方向にのみ負の屈折力を有する形状としている（垂直方向には屈折力を持たない）。このため、この負の屈折力をキャンセルするため、入射面５２ａを、水平方向の正の屈折力が垂直方向の正の屈折力よりも強いトーリックレンズ面としている。
【０１１２】
すなわち、射出面５２ｂにて作用する水平方向の負の屈折力をキャンセルできる正の屈折力を、入射面５２ａの水平方向に与えることにより、光学部材５２全体としての水平方向と垂直方向に同等の集光作用を与えている。言い換えれば、入射面５２ａの屈折力と射出面５２ｂの屈折力の合成屈折力が、方向によらずほぼ一定になるように光学部材５２を構成している。また、光学部材５２において、照射光軸ＡＸＬを含む水平断面と垂直断面以外の断面の形状は、該垂直断面形状と水平断面形状とを連続的に結ぶ滑らかな曲面で構成されている。本来、上下面５２ｃと側面５２ｄとは連続した１つの曲面で構成されているが、ここでは、説明の都合上、上下面５２ｃと側面５２ｄとに分けて説明する。
【０１１３】
次に、光学部材５２の側面５２ｄの形状について説明する。まず、図１４の水平断面に示すように、光学部材５２の入射面５２ａは、回転対称形状である反射部材５３の射出開口端５３ｂとほぼ一致する位置まで延びている。一方、射出面５２ｂは、水平方向の開口幅が入射面５２ａの開口幅よりも小さく設定されている。そして、側面５２ｄは、このように水平方向の開口幅が広い入射面５２ａから、同方向における開口幅が入射面５２ａよりも狭い射出面５２ｂに向かって急激に開口が狭まるような傾斜面で構成されている。このように構成することによって、ＬＥＤ５１から直接入射面５２ａに入射して屈折した光束と、反射部材５３で反射して入射面５２ａに入射した光束とを、切れ間なく効率良く射出面５２ｂに導くことができる。
【０１１４】
一方、図１３に示すように、入射面５２ａは、垂直断面に関しては全体の配光特性を略均一化させるため、弱い屈折力を有する。このため、垂直断面における入射面５２ａは、回転対称形状の反射部材５３の入射開口端５３ａと射出開口端５３ｂとの間（但し、射出開口端５３ｂに近い部分）までしか延ばすことができない。一方、射出面５２ｂの開口幅は、極力広い方が光学特性上有利である。このため、光学部材５２の上下面５２ｃを、入射面５２ａから射出面５２ｂに向かって徐々に開口が広がる傾斜面で構成している。そして、この上下面５２ｃによって、反射部材５３で反射させることができない光束を全反射させる。すなわち、本実施例では、光学部材５２の上下面５２ｃを集光光学系の一部として利用している。この構成を採ることによって、図１３に示す垂直方向の開口幅を極力広げた構成が可能となる。
【０１１５】
以上のことにより、光学部材５２は、図１６に示すように、その射出面５２ｂは水平方向の開口幅が垂直方向の開口幅より小さい略楕円形状で、その入射面５２ａは水平方向の開口幅が垂直方向の開口幅よりも大きい略楕円形状を有する。そして、該入射面５２ａと射出面５２ｂとをつなぐ外周面は、射出面５２ｂに近づくにつれて開口が広くなる上下面と射出面５２ｂに近づくにつれて開口が狭くなる側面５２ｄとを滑らかにつないだ曲面によって構成されている。
【０１１６】
次に、本実施例の照明ユニットの配光特性について、図１７および図１８を用いて説明する。図１７および図１８はそれぞれ、本実施例の照明ユニットの配光特性を説明するための垂直断面図および水平断面図であり、ＬＥＤ５１から射出した光束の光線トレース図を示している。
【０１１７】
図１７（Ａ）〜（Ｈ）および図１７（Ａ）〜（Ｈ）は、光学部材５２からの射出光束の照射光軸ＡＸＬに対する角度を、０°から３５°の範囲内で５°ずつ変化させたときの光線トレース図を示している。
【０１１８】
ここで、図１７および図１８では、本実施例の照明ユニットの配光特性を評価するに当たって、光源であるＬＥＤ５１が発光面５１ａの全領域において均一輝度の光を照射する完全拡散光源であると仮定した。このようなＬＥＤ５１の場合、光照射側（照明ユニットの前方）の特定の位置からＬＥＤ５１側への平行光線の逆トレースを行い、ＬＥＤ５１に到達した光線の本数をカウントすることで、比較的容易に配光特性を判断することができる。これを２次元的に示したものが、図１７および図１８である。以下の説明においては、この逆トレースの順序に従って光線の軌跡の説明を行う。なお、図１７（Ａ）〜（Ｈ）および図１８（Ａ）〜（Ｈ）には、逆トレースによってＬＥＤ５１の発光面５１ａに到達した光線のみを示している。
【０１１９】
図１７（Ａ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が０°の場合には、多くの光線が光学部材５２の射出面５２ｂの概ね全面を通り、該入射面５２ａで屈折してＬＥＤ５１の発光面５１ａに到達する。図１７（Ａ）に示す状態を光照射領域側（図１７（Ａ）の右側）から観察すると、光学部材５２がレンズ口径全体（射出面５２ｂ全体）で光っていることが観察できる。ここで、図１７（Ａ）では、照射光軸ＡＸＬを含む中心部では、光学部材５２の屈折作用のみで光線がＬＥＤ１に導かれ、周辺部は光学部材５２の屈折作用と側面部５２ｃによる全反射作用と反射部材５３の反射作用で光線がＬＥＤ５１に導かれている。
【０１２０】
次に、図１７（Ｂ）に示すように、光照射側において照射光軸ＡＸＬに対して５°傾いた光線は、射出面５２ｂの概ね全面を通り、入射面５２ａで屈折してＬＥＤ５１の発光面５１ａに到達する。すなわち、図１７（Ａ）に示す光束に対してほとんど変化がない。この場合も、光学部材５２を光照射側から見たときに、射出面５２ｂの全体が光っているように観察できる。一方、図１７（Ｂ）において、図１７（Ａ）と異なる点は、光学部材５２の上側の側面５２ｃと反射部材５３の上側の面で反射する成分が減少し、その逆に光学部材５２の下側の側面５２ｃと反射部材５３の下側の面で反射する成分が増加している点である。
【０１２１】
図１７（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すように、射出面５２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度を１０°，１５°，２０°とした場合でも、図１７（Ｂ）に示す光線とほぼ同様の状態となる。すなわち、光照射側からの光線は射出面５２ｂの概ね全面に入射し、射出面５２ｂが全面で光っている状態が観察できる。また、射出面５２ｂからの光束のうち一部の光束は、光学部材５２の下側の側面５２ｃで全反射するか、もしくは反射部材５３の下側の面で反射して発光面５１ａに到達する。
【０１２２】
ただし、図１７（Ａ）〜図１７（Ｅ）に示すように、射出面５２ｂを通る光照射側からの光線の照射光軸Ｌに対する傾き角度が０°から増加するのに伴い、ＬＥＤ発光面５１ａに直接到達する光線が徐々に減少する。逆に言えば、反射部材５３を介して発光面５１ａに到達する成分が徐々に増加する。
【０１２３】
さらに、図１７（Ｆ）〜図１７（Ｈ）に示すように、射出面５２ｂを通る光照射側からの光線の照射光軸Ｌに対する傾き角度を２５°，３０°および３５°とした場合には、光照射側からの光線は射出面５２ｂの一部だけから入射する。そして、光線の傾き角度が増加するに従って、射出面５２ｂのうち光線が通る領域（光照射側から光って見える領域）と反射部材５３で反射して発光面５１ａに到達する光線とが徐々に減少していく。また、これらの傾き角度では、光学部材５２の下側の側面５２ｃで全反射する光線がなくなり、さらに傾き角度が３５°の場合には、反射部材５３で反射して発光面５１ａに到達する光線がなくなる。
【０１２４】
したがって、図１７（Ｆ）の状態から、光線の傾き角度が増加するのに伴い、射出面５２ｂから発光面５１ａに直接到達する光線も、反射部材５３を介して発光面５１ａに到達する光線もそれぞれ徐々に減少していることがわかる。
【０１２５】
このように、本実施例の照明ユニットの垂直断面においては、図１７（Ｅ）に示す光線の傾きが２０°の状態までは、射出面２ｂが全面で光っている状態が観察できるのに対し、図１７（Ｆ）〜図１７（Ｈ）に示す光線の傾きが２５°以上の状態では、射出面５２ｂが部分的に光る状態となり、その部分も徐々に減少する。これは、言い換えれば、ＬＥＤ５１からの光束のうち光照射側において照射光軸ＡＸＬに対する傾きが２０°となる広い角度範囲に射出する光線によって略均一な照明を行うことができ、それより約１５°までの外側領域においても徐々に暗くなっていくが、有効な照明が行われることがわかる。
【０１２６】
このように、本実施例の照明ユニットでは、正の屈折力を有する入射面５２ａで屈折した光束と、反射部材５３で反射した光束と、さらに側面５２ｃで全反射した光束との割合を垂直方向で連続的に変化させながら、従来よりも広い角度範囲において射出面５２ｂの全面で光る領域が確保された構成になっている。
【０１２７】
次に、水平方向に関して説明する。前述したように、この断面では、光学部材５２の側面５２ｄは、ＬＥＤ側の開口が広く、射出面側に向かうにつれて開口が狭くなるテーパ形状で構成されている。
【０１２８】
まず図１８（Ａ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が０°の場合には、多くの光線が射出面５２ｂの概ね全面を通り、入射面５２ａで屈折してＬＥＤ５１の発光面５１ａに到達する。図１８（Ａ）に示す状態を光照射側（図１８（Ａ）の右側）から観察すると、光学部材５２がレンズ口径全体（射出面５２ｂ全体）で光っていることが観察できる。ここで、図１８（Ａ）では、光学部材５２の屈折作用のみで光線がＬＥＤ５１に導かれている。
【０１２９】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が５°の場合には、射出面５２ｂの概ね全面を光線が通り、入射面５２ａで屈折してＬＥＤ５１の発光面５１ａに到達する。すなわち、図１８（Ａ）に示す光束に対してほとんど変化がない。この場合も、光学部材５２を光照射側から見たときに、射出面５２ｂの全体が光っているように観察できる。
【０１３０】
一方、図１８（Ｂ）において、図１８（Ａ）と異なる点は、反射部材３を介さずに光学部材５２から直接ＬＥＤ５１に到達する光線が減少し、反射部材５３で反射する光線が現れている点である。
【０１３１】
図１８（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ）に示すように、射出面５２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度を１０°，１５°，２０°，２５°，３０°とした場合でも、図１８（Ｂ）に示す光線とほぼ同様の状態となる。すなわち、光照射側からの光線は射出面５２ｂの概ね全面に入射し、射出面５２ｂが全面で光っている状態が観察できる。また、射出面５２ｂからの光束のうち一部の光束は、反射部材５３の下側の部分で反射してＬＥＤ発光面５１ａに到達する。
【０１３２】
ただし、図１８（Ａ）の状態から図１８（Ｇ）の状態になるにつれて、射出面５２ｂから発光面５１ａに直接到達する光線（直接光線）が徐々に減少し、反射部材５３を介して発光面５１ａに到達する光線（反射光線）が徐々に増加する。
【０１３３】
そして、射出面５２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度が３５°以上となる場合には、図１８（Ｈ）に示すように、射出面５２ｂから発光面５１ａに到達する光線は、直接光線および反射光線とも減少する。
【０１３４】
このように、本実施例の照明ユニットの水平断面においても、図１８（Ｇ）に示す光線の傾きが３５°の状態までは、射出面５２ｂが全面で光っている状態が観察できるのに対し、図１８（Ｈ）に示す光線の傾きが３５°以上の状態では、射出面２ｂのうち光る領域が減少する。これは、言い換えれば、ＬＥＤ５１からの光束のうち光照射側において照射光軸ＡＸＬに対する傾きが３０°となる光線までは略均一な照明に寄与し、これよりも傾きが大きくなる範囲では徐々に暗くなっていく照明を行うことを意味する。したがって、照射光軸ＡＸＬに対して少なくとも３０°の広い範囲で、略均一な配光特性が得られる。
【０１３５】
ここで、この水平断面では、射出面５２ｂの開口幅は図１７に示す垂直断面に比べて狭いものの、光束の照射角度範囲は図１７に示す垂直断面と同等の照射光軸ＡＸＬに対して少なくとも３０°まで確保されている。つまり、本実施例の照明光学系は、開口は円形ではない異形（矩形）であるが、配光特性に関しては、開口が円形である場合と同じように、垂直断面と水平断面とでほぼ等価な特性が得られる。
【０１３６】
特に、本実施例の照明ユニットは、光学部材５２の水平断面に現れる側面５２ｄを、入射面５２ａから射出面５２ｄに向かって急激に開口幅が狭まる傾斜面とし、水平方向における入射面５２ａの開口幅を射出面５２ｂの開口幅より大きくしている。そしてこれにより、反射部材５３からの射出光束がけられるのを防止し、周辺部でも暗くなりにくい照明光学系を実現している。一方、光学部材５２の垂直断面に現れる上下面５２ｃを、射出面５２ｂに向かって徐々に開口が広がる全反射面として形成し、実質的に光学部材５２の開口面積を広げるようにして照明光学系の効率を改善している。これにより、略楕円形状の異形の開口に対しても有利な照明光学系を実現している。
【０１３７】
このように、本実施例の照明ユニットは、光照射側での射出光束の照射光軸ＡＸＬに対する傾き角度に応じて、正の屈折力を有する入射面５２ａで屈折する光束と、反射部材５３および全反射面（側面５２ｃ）で反射される光束との割合を連続的に変化させる。これにより、従来よりも広い角度範囲において、明るく略均一な配光特性（つまりは、光照射側から射出面５２ａの全体が光って見える特性）が得られる。
【０１３８】
次に、本実施例における望ましい各部材の位置関係、および光学部材の射出面の垂直方向と水平方向のサイズの関係について説明する。
【０１３９】
本実施例では、（１）式におけるＡ／Ｌの値は、Ａ／Ｌ≒２．６である。すなわち、（１）式の関係を満たす。また、（２）式のＡ／Ｂの値は、Ａ／Ｂ≒１．３である。すなわち、（２）式の関係を満たす。
【０１４０】
このように、本実施例でも、望ましい各部材の位置関係が設定されており、かつ射出面５２ｂの垂直方向と水平方向の開口幅の比も望ましい値であることがわかる。
【０１４１】
なお、本実施例では、光学部材５２の射出面５２ｂの外形形状を略楕円形状とした場合について説明したが、必ずしもこの形状に限定されるわけではない。射出面の外形形状としては、垂直方向と水平方向とで開口幅が異なる形状であればどのようなものでもよく、例えば、ひし形や六角形等の多角形でもよい。また、垂直断面および水平断面のうち少なくとも一方において非対称の形状としてもよい。
【０１４２】
また、本実施例では、反射部材５３として回転対称の形状を有する部材を用いたが、本発明における反射部材の形状が、必ずしも回転対称に限定されるわけではなく、任意の形状の反射部材を用いてもよい。
【実施例３】
【０１４３】
図１９から図２２には、本実施例の照明ユニットの構成を示している。本実施例の照明ユニットは実施例１の変形例である。実施例１では光学部材の入射面にトーリックレンズ面を形成した場合について説明したが、本実施例では光学部材の入射面に、フレネルレンズ面を形成している。なお、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付している。
【０１４４】
図１９には、本実施例の照明ユニットを、光束照射光軸ＡＸＬを通る垂直方向（Ｚ方向：第２の方向）の面で切断したときの垂直断面図（ＸＺ断面図）を示す。また、図２０には、本実施例の照明ユニットを、光束照射光軸ＡＸＬを通る水平方向（Ｙ方向：第１の方向）の面で切断したときの水平断面図（ＸＹ断面図）を示す。
【０１４５】
６２は光学部材であり、その射出面（光学機器の外観に出る部分）６２ｂは、正面視において垂直方向を長軸方向とする楕円形状に形成され、かつ平面で構成されている。また、入射面６２ａにはフレネルレンズが形成されている。
【０１４６】
このように光学部材６２の入射面６２ａにフレネルレンズを形成することによって、実施例１のようにトーリックレンズ面（シリンドリカルレンズ面）を形成する場合に比べて光学部材６２を薄くすることができる。したがって、光学部材６２の成形時間を短縮することができ、コストを抑えた照明光学系の設計が可能になる。また、形状が薄型化できるため、全体の重量を抑えることができ、軽量で持ち運びし易い撮像装置を実現することができる。
【０１４７】
光学部材６２は、ＬＥＤ１から射出して直接入射した光束を集光するとともに、反射部材３で反射した後に入射した光束を通過させる。光学部材２は、透明性の高い（減衰率が概ね０である）樹脂材料により形成されている。光学部材２は、垂直方向および水平方向に弱い屈折力を持つフレネルレンズ面が形成された入射面６２ａと、平面で構成された射出面６２ｂとを有する。さらに、図１９に示すように照射光軸ＡＸＬに略平行な垂直方向の外周面（上下面）６２ｃと、図２０に示すように照射光軸ＡＸＬに対して傾斜した面で構成された水平方向の外周面（側面）６２ｄとを有している。側面６２ｄは、照射光軸ＡＸＬに対して、射出面６２ｂ側ほど照射光軸ＡＸＬに近づくように傾斜している。
【０１４８】
ＬＥＤ１から射出し、入射面６２ａに入射した光束は、該入射面６２ａで屈折することにより集光し、射出面６２ｂから射出する。
【０１４９】
このとき、実施例１と同様に、ＬＥＤ１と反射部材３は回転対称形状に形成されており、また、光学部材６２の入射面６２ａにはフレネルレンズが形成され、射出面６２ｂは平面である。このため、これらの部品で構成される照明光学系は、垂直方向と水平方向とで配光特性の異方性はなく、全ての方向に対して略均一な配光特性が得られる。
【０１５０】
次に、本実施例の照明ユニットの配光特性について、図２１および図２２を用いて説明する。図２１および図２２はそれぞれ、本実施例の照明ユニットの配光特性を説明するための垂直断面図および水平断面図であり、ＬＥＤ１から射出した光束の光線トレース図を示している。
【０１５１】
図２１（Ａ）〜（Ｈ）および図２２（Ａ）〜（Ｈ）は、光学部材６２からの射出光束の照射光軸ＡＸＬに対する角度を、０°から３５°の範囲内で５°ずつ変化させたときの光線トレース図を示している。以下の説明においては、実施例１と同様に、該光束を逆トレースした順序に従ってその光線軌跡の説明を行う。なお、図２１（Ａ）〜（Ｈ）および図２２（Ａ）〜（Ｈ）には、逆トレースによってＬＥＤ１の発光面１ａに到達した光線のみを示している。
【０１５２】
図２１（Ａ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が０°の場合には、多くの光線が光学部材６２の射出面６２ｂの概ね全面を通り、該入射面６２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。図２１（Ａ）に示す状態を光照射領域側（図２１（Ａ）の右側）から観察すると、光学部材６２がレンズ口径全体（射出面６２ｂの全体）で光っていることが観察できる。
【０１５３】
ここで、図２１（Ａ）では、照射光軸ＡＸＬを含む中心部では、光学部材６２の屈折作用のみで光線がＬＥＤ１に導かれ、周辺部は光学部材６２の屈折作用と反射部材３の反射作用で光線がＬＥＤ１に導かれている。
【０１５４】
次に、図２１（Ｂ）に示すように、光照射側において照射光軸ＡＸＬに対して５°傾いた光線は、射出面６２ｂの概ね全面を通り、入射面６２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。すなわち、図２１（Ａ）に示す光束に対してほとんど変化がない。この場合も、光学部材６２を光照射側から見たときに、射出面６２ｂが全体で光っているように観察できる。
【０１５５】
一方、図２１（Ｂ）において、図２１（Ａ）と異なる点は、反射部材３の上側の部分で反射する光線が減少し、逆に反射部材３の下側の部分で反射する光線が増加している点である。
【０１５６】
図２１（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、射出面６２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度を１０°，１５°，２０°，２５°とした場合でも、図２１（Ｂ）に示す光線とほぼ同様の状態となる。すなわち、光照射側からの光線は射出面６２ｂの概ね全面に入射し、射出面６２ｂが概ね全面で光っている状態が観察できる。また、射出面６２ｂからの光束のうち一部の光束は、反射部材３の下側の部分で反射してＬＥＤ発光面１ａに到達する。
【０１５７】
ただし、図２１（Ａ）の状態から図２１（Ｆ）の状態になるにつれて、射出面６２ｂから発光面１ａに直接到達する光線が徐々に減少し、反射部材３を介して発光面１ａに到達する光線が徐々に増加する。
【０１５８】
ここで、図２１（Ｃ）〜（Ｆ）においては、厳密には全ての光束が発光面１ａに到達しているわけではない。すなわち、一部の光束はフレネルレンズのエッジ部（フレネルレンズの各面をつなぐ階段状の部分）に入射し、通常のレンズ面とは異なる作用によって発光面１ａにそのまま導かれない。このため、厳密には、射出面６２ｂの全面が光って見えるわけでなく、フレネルレンズ面のエッジ部に当たる光束の領域は光らない。図中の一部に光線の抜けが生じているのはこの影響である。
【０１５９】
そして、射出面６２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度が３０°以上となる場合には、図２１（Ｇ），（Ｈ）に示すように、射出面６２ｂから発光面１ａに到達する光線は全くなくなる。
【０１６０】
このように、本実施例の照明ユニットの垂直断面においては、図２１（Ｆ）に示す光線の傾きが２５°の状態までは、射出面２ｂが概ね全面で光っている状態が観察できるのに対し、図２１（Ｇ），（Ｈ）に示す光線の傾きが３０°以上の状態では、射出面６２ｂが全く光らない。つまり、光線の傾きが２５°から３０°の間で急激に照明状態が変化する。これは、言い換えれば、ＬＥＤ１からの光束のうち光照射側において照射光軸ＡＸＬに対する傾きが２５°となる光線までは略均一な照明に寄与し、これよりも傾きが大きくなる範囲には光線が照射されないことを意味する。したがって、垂直方向に関して極めて効率の良い照明光学系が構成されていると言える。
【０１６１】
このように、本実施例の照明ユニットは、ＬＥＤ１からの射出光束の中で、正の屈折力を有する入射面（フレネルレンズ面）６２ａに直接入射して射出される屈折光と、反射部材３での反射を介して射出される反射光との割合を垂直方向で連続的に変化させながら、従来よりも広い角度範囲に対して略均一な照明が行える構成になっている。
【０１６２】
次に、水平方向に関して説明する。前述したように、この断面では、光学部材６２の側面６２ｄは、ＬＥＤ側の開口が広く、射出面側に向かうにつれて開口が狭くなるテーパ形状で構成されている。
【０１６３】
まず図２２（Ａ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が０°の場合には、多くの光線が射出面６２ｂの概ね全面を通り、入射面６２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。図２２（Ａ）に示す状態を光照射側（図２２（Ａ）の右側）から観察すると、光学部材６２がレンズ口径全体（射出面６２ｂ全体）で光っていることが観察できる。ここで、図２２（Ａ）では、光学部材６２の屈折作用のみで光線がＬＥＤ１に導かれている。
【０１６４】
次に、図２２（Ｂ）に示すように、光照射側において照射光軸Ｌに対する角度が５°の場合には、射出面６２ｂの概ね全面を光線が通り、入射面６２ａで屈折してＬＥＤ１の発光面１ａに到達する。すなわち、図２２（Ａ）に示す光束に対してほとんど変化がない。この場合も、光学部材２を光照射側から見たときに、射出面２ｂの全体が光っているように観察できる。
【０１６５】
一方、図２２（Ｂ）において、図２２（Ａ）と異なる点は、反射部材３を介さずに光学部材６２から直接ＬＥＤ１に到達する光線が減少し、反射部材３で反射する光線が現れている点である。
【０１６６】
図２２（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、射出面６２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度を１０°，１５°，２０°，２５°とした場合でも、図２２（Ｂ）に示す光線とほぼ同様の状態となる。すなわち、光照射側からの光線は射出面６２ｂの概ね全面に入射し、射出面６２ｂが概ね全面で光っている状態が観察できる。また、射出面６２ｂからの光束のうち一部の光束は、反射部材３の下側の部分で反射してＬＥＤ発光面１ａに到達する。
【０１６７】
ただし、図２２（Ａ）の状態から図２２（Ｆ）の状態になるにつれて、射出面６２ｂから発光面１ａに直接到達する光線が徐々に減少し、反射部材３を介して発光面１ａに到達する光線が徐々に増加する。また、図２２（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）においては、前述したフレネルレンズのエッジ部に当たる光束の領域は光らない。
【０１６８】
そして、射出面６２ｂを通る光線の照射光軸ＡＸＬに対する角度が３０°以上となる場合には、図２２（Ｇ），（Ｈ）に示すように、射出面６２ｂから発光面１ａに到達する光線は全くなくなる。
【０１６９】
このように、本実施例の照明ユニットの水平断面においても、図２２（Ｆ）に示す光線の傾きが２５°の状態までは、射出面６２ｂが概ね全面で光っている状態が観察できるのに対し、図２２（Ｇ），（Ｈ）に示す光線の傾きが３０°以上の状態では、射出面６２ｂが全く光らない。つまり、光線の傾きが２５°から３０°の間で急激に照明状態が変化する。これは、言い換えれば、ＬＥＤ１からの光束のうち光照射側において照射光軸ＡＸＬに対する傾きが２５°となる光線までは略均一な照明に寄与し、これよりも傾きが大きくなる範囲には光線が照射されないことを意味する。したがって、水平方向に関しても極めて効率の良い照明光学系が構成されていると言える。
【０１７０】
ここで、この水平断面では、入射面６２ａおよび射出面６２ｂの開口幅は図２１に示す垂直断面に比べて狭いものの、光束の照射角度範囲は図２１に示す垂直断面と同等の照射光軸ＡＸＬに対して少なくとも２５°まで確保されている。つまり、本実施例の照明光学系は、開口は円形ではない異形（矩形）であるが、配光特性に関しては、開口が円形である場合と同じように、垂直断面と水平断面とでほぼ等価な特性が得られる。
【０１７１】
特に、本実施例の照明ユニットは、光学部材６２の水平方向の断面に現れる側面６２ｄを傾斜面とし、水平方向における入射面６２ａの開口幅を射出面６２ｂの開口幅より大きくすることによって、反射部材３からの射出光束がけられるのを防止している。これにより、周辺部でも暗くなりにくい照明光学系を実現している。
【０１７２】
なお、本実施例では、光学部材６２の射出面６２ｂの外形形状を略楕円形状とした場合について説明したが、必ずしもこの形状に限定されるわけではない。射出面の外形形状としては、垂直方向と水平方向とで開口幅が異なる形状であればどのようなものでもよく、例えば、ひし形や六角形等の多角形でもよい。また、垂直断面および水平断面のうち少なくとも一方において非対称の形状としてもよい。
【０１７３】
また、本実施例では、反射部材３として回転対称の形状を有する部材を用いたが、本発明における反射部材の形状が、必ずしも回転対称に限定されるわけではなく、任意の形状の反射部材を用いてもよい。
【０１７４】
さらに、上記実施例１〜３では、光源として、円形の発光面を有する白色ＬＥＤを用いる場合について説明したが、光源については必ずしもこれに限定されず、発光面を円形以外の形状としてもよい。また、光源としてもＬＥＤに限定されるわけではなく、白色有機ＥＬ（electroluminescence）等、ＬＥＤ以外の発光素子を用いてもよい。
【０１７５】
以上説明したように、上記各実施例によれば、光源から射出した光束を反射部材で反射させて光学部材の狭い開口部から射出させるように構成しているため、光学系の射出部の開口面積を狭く構成することができる。またこのような構成を採ることによって、異形の開口部形状や射出面の凹凸にも対応することができ、デザイン面での設計自由度を大幅に高めることが可能になる。
【０１７６】
また、各実施例では、正の屈折力を持ち、開口幅が小さい水平方向の側面形状を射出面側に向かって開口が狭くなるように形成した光学部材と、照射光軸方向に連続的に反射方向を変化させる反射部材とを組み合わせている。そしてこれにより、異形の開口を持つ照明光学系においても、光学特性への悪影響の少ない、すなわち狭い開口幅による光束の蹴られを最小限に抑えた効率の良い光学系を実現できる。
【０１７７】
また、光源からの直接光と反射部材を介した反射光とを連続的に接続することで、中心部から周辺部に至るまでの広い角度範囲で、明暗差の少ない略均一な配光特性を持った照明を行うことが可能である。
【０１７８】
さらに、反射部材を光源の発光部とほぼ同一の大きさの入射部とし、かつ光束が逃げないように反射部材を光源に対して至近距離に配置することにより、光源からの射出光束を被写体に対して効率良く照射することができる。
【０１７９】
さらに、上記各実施例の構成では、特殊な光学部品を用いておらず、最小限の部品構成で、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の実施例１である照明ユニットの構成を示す垂直断面図。
【図２】実施例１の照明ユニットの構成を示す水平断面図。
【図３】実施例１の照明ユニットの分解斜視図。
【図４】実施例１の照明ユニットに用いられる光学部材の正面図。
【図５】実施例１の照明ユニットの配光特性を説明するための垂直断面図。
【図６】実施例１の照明ユニットの配光特性を説明するための水平断面図。
【図７】実施例１の照明ユニットを有するビデオカメラの正面図。
【図８】実施例１の照明ユニットを有するビデオカメラの外観斜視図。
【図９】実施例１の照明ユニットの配光特性を示すグラフ。
【図１０】従来の集光レンズを用いた照明ユニットの配光特性を説明するための図。
【図１１】実施例１において、光学部材の一部形状を変更した場合の比較説明図。
【図１２】実施例１において、光源の一部形状を変更した場合の比較説明図。
【図１３】本発明の実施例２である照明ユニットの構成を示す垂直断面図。
【図１４】実施例２の照明ユニットの構成を示す水平断面図。
【図１５】実施例２の照明ユニットの分解斜視図。
【図１６】実施例２の照明ユニットに用いられる光学部材の正面図。
【図１７】実施例２の照明ユニットの配光特性を説明するための垂直断面図。
【図１８】実施例２の照明ユニットの配光特性を説明するための水平断面図。
【図１９】本発明の実施例３である照明ユニットの構成を示す垂直断面図。
【図２０】実施例３の照明ユニットの構成を示す水平断面図。
【図２１】実施例３の照明ユニットの配光特性を説明するための垂直断面図。
【図２２】実施例３の照明ユニットの配光特性を説明するための水平断面図。
【符号の説明】
【０１８１】
１、２１、３１、５１・・・白色ＬＥＤ
２、５２、６２・・・光学部材
２ａ、５２ａ、６２ａ・・・入射面
２ｂ、５２ｂ、６２ｂ・・・射出面
２ｃ、５２ｃ・・・光学部材の上下面
２ｄ、５２ｄ・・・光学部材の側面
１１・・・ビデオカメラ本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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